Isi
Fisikawan dan insinyur menggunakan hukum Poiseuilles untuk memprediksi kecepatan air melalui pipa. Hubungan ini didasarkan pada asumsi bahwa alirannya adalah laminar, yang merupakan idealisasi yang lebih berlaku untuk kapiler kecil daripada pipa air. Turbulensi hampir selalu merupakan faktor dalam pipa yang lebih besar, seperti gesekan yang disebabkan oleh interaksi fluida dengan dinding pipa. Faktor-faktor ini sulit untuk diukur, terutama turbulensi, dan hukum Poiseuilles tidak selalu memberikan perkiraan yang akurat. Namun, jika Anda mempertahankan tekanan konstan, undang-undang ini dapat memberi Anda ide bagus tentang bagaimana laju aliran berbeda ketika Anda mengubah dimensi pipa.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Poiseuilles Law menyatakan bahwa laju aliran F diberikan oleh F = π (P1-P2) r4 ÷ 8ηL, di mana r adalah jari-jari pipa, L adalah panjang pipa, η adalah viskositas fluida dan P1-P2 adalah perbedaan tekanan dari satu ujung pipa ke ujung lainnya.
Pernyataan Hukum Poiseuilles
Hukum Poiseuilles kadang-kadang disebut sebagai hukum Hagen-Poiseuille, karena dikembangkan oleh sepasang peneliti, fisikawan Prancis Jean Leonard Marie Poiseuille dan insinyur hidrolika Jerman Gotthilf Hagen, pada 1800-an. Menurut hukum ini, laju aliran (F) melalui pipa panjang L dan jari-jari r diberikan oleh:
F = π (P1-P2) r4 ÷ 8ηL
dimana P1-P2 adalah perbedaan tekanan antara ujung pipa dan η adalah viskositas fluida.
Anda dapat memperoleh kuantitas terkait, resistensi terhadap aliran (R), dengan membalikkan rasio ini:
R = 1 ÷ F = 8ηL ÷ π(P1-P2)r4
Selama suhu tidak berubah, viskositas air tetap konstan, dan jika Anda mempertimbangkan laju aliran dalam sistem air di bawah tekanan tetap dan panjang pipa konstan, Anda dapat menulis ulang hukum Poiseuilles sebagai:
F = Kr4, di mana K adalah konstanta.
Membandingkan Laju Aliran
Jika Anda mempertahankan sistem air pada tekanan konstan, Anda dapat menghitung nilai untuk konstanta K setelah melihat viskositas air pada suhu sekitar dan mengekspresikannya dalam unit yang kompatibel dengan pengukuran Anda. Dengan mempertahankan panjang konstanta pipa, Anda sekarang memiliki proporsionalitas antara kekuatan keempat jari-jari dan laju aliran, dan Anda dapat menghitung bagaimana laju akan berubah ketika Anda mengubah jari-jari. Ini juga memungkinkan untuk mempertahankan radius konstan dan memvariasikan panjang pipa, walaupun ini akan membutuhkan konstanta yang berbeda. Membandingkan nilai pengukuran laju aliran yang diperkirakan akan memberi tahu Anda seberapa besar turbulensi dan gesekan memengaruhi hasil, dan Anda dapat memasukkan informasi ini ke dalam kalkulasi prediksi Anda untuk membuatnya lebih akurat.